Les chercheurs ont longtemps cherché à comprendre les origines de la vie sur Terre. Une nouvelle étude menée par des scientifiques de l'Institute for Advanced Study, l'Institut des Sciences de la Terre et de la Vie (ELSI), et l'Université de Nouvelle-Galles du Sud, parmi les autres institutions participantes, marque une étape importante dans l'effort pour comprendre les origines chimiques de la vie. Les résultats de cette étude démontrent comment les "réseaux de réaction continue" sont capables de produire des précurseurs d'ARN et éventuellement de l'ARN lui-même, un pont essentiel vers la vie. L'étude est publiée par Actes de l'Académie nationale des sciences .

Alors que de nombreux mécanismes qui propagent la vie sont bien compris, la transition d'une Terre prébiotique à l'ère de la biologie reste entourée de mystère. Des expériences antérieures ont démontré que des composés organiques simples peuvent être produits à partir des réactions de produits chimiques connus pour exister dans l'environnement terrestre primitif. Cependant, bon nombre de ces expériences reposaient sur des interventions coordonnées d'expérimentateurs. Cette étude va plus loin en utilisant un modèle qui est peu manipulé pour simuler le plus précisément un environnement naturel.

Pour mener ce travail, l'équipe a exposé un mélange de petites molécules très simples :du sel de table commun, ammoniac, phosphate, et le cyanure d'hydrogène en une source de rayonnement gamma à haute énergie. Ces conditions simulent des environnements radioactifs rendus possibles par des minéraux radioactifs naturels, qui étaient probablement beaucoup plus répandus sur la Terre primitive. L'équipe a également laissé les réactions se dessécher par intermittence, simulant l'évaporation dans les flaques d'eau peu profondes et les plages. Ces expériences ont retourné une variété de composés qui peuvent avoir été importants pour les origines de la vie, y compris des précurseurs d'acides aminés et d'autres petits composés connus pour être utiles pour la production d'ARN.

Les auteurs utilisent le terme "réseau réactionnel continu" pour décrire un environnement dans lequel les intermédiaires ne sont pas purifiés, les produits secondaires ne sont pas supprimés, et aucun nouveau réactif n'est ajouté après les matières premières initiales. En d'autres termes, la synthèse des molécules s'effectue dans un environnement dynamique dans lequel des composés très variés se forment et se détruisent en continu, et ces produits réagissent entre eux pour former de nouveaux composés.

Jim Cleaves, visiteur fréquent de l'IAS et professeur ELSI, déclaré, "Ces types de réseaux de réaction continus peuvent être assez courants en chimie, mais nous commençons seulement maintenant à construire les outils pour détecter, mesure, et les comprendre. Il y a beaucoup de travail passionnant à venir."

Les travaux futurs se concentreront sur la cartographie des voies de réaction pour d'autres substances chimiques et sur le test si d'autres cycles de radiolyse suivis d'un séchage peuvent générer des produits chimiques d'ordre supérieur. L'équipe pense que ces modèles peuvent aider à déterminer quels environnements planétaires primitifs sont les plus propices à la formation de molécules complexes. Ces études pourraient à leur tour aider d'autres scientifiques à identifier les meilleurs endroits pour rechercher la vie au-delà de la Terre.